PABRIK SILIKA DARI ABU SEKAM PADI DENGAN PROSES PRESIPITASI

SEMINAR TA 2012

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI-ITS

PABRIK SILIKA DARI ABU SEKAM PADI DENGAN PROSES PRESIPITASI

Disusun Oleh : Merlyn Werdi L.R.

NRP. 2309 030 001

Insani Cahyaningrum NRP. 2309 030 029 Dosen Pembimbing :

Ir. Sri Murwanti, M.T.

NIP. 19530226 198502 2 001

Pemanfaatan sumber daya alam

yang belum maksimal

Sekam Padi Melimpah

Abu Sekam Padi Melimpah

Manfaat Silika Banyak

Kandungan silika dalam abu sekam

padi 93,4%

Silika (SiO₂)

Industri Pemakai Fungsi

Karet dan Plastik Sebagai bahan penguat

Cat dan Tinta Sebagai bahan pemadat, pengental dan peningkat adsorbs

Pestisida dan Insektisida Sebagai carrier

Karet Silikon Sebagai reinforcing filler untuk menggantikan silica pyrogenic yang

harganya mahal

Pasta gigi dan Farmasi Sebagai bahan aktif tambahan dan penarik daya abrasi

Kosmetik Pemadat, anticaking

MANFAAT SILIKA

Tahun Produksi (Ton) Konsumsi (Ton)

2009 129.911,3 136.040,014

2010 151.175,43 137.859,38

2011 167.991,26 140.417,798

Data konsumsi dan produksi silika

(BPS:Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Vol.III)

• Lokasi pendirian Pabrik: Indramayu, Jawa Barat

• Kapasitas Produksi 15.200 ton/tahun (45.906,7 kg/hari)

• Akan didirikan pada tahun 2016

• Pabrik ini direncanakan beroprasi selama 24 jam, 330 hari/tahun

Lokasi pabrik silika

• Ditinjau dari lokasi sumber bahan baku

berdekatan dengan sumber bahan baku ( abu sekam padi ).

• Ditinjau dari area pemasaran produk

mudah didistribusikan melalui jalur transportasi darat.

• Alat angkutan (transportasi)

Transportasi dapat optimal ditinjau dari segi biaya dan jarak angkut yang ditempuh.

• Sumber air

Lokasi yang dipilih dekat dengan sumber air yang mana sangat diperlukan dalam proses produksi.

Dasar

pertimbangan

• Proses Aldcroft

• Proses Chevallier

• Proses Esch

• Proses Johson

MACAM PROSES PEMBUATAN SILIKA

United States Patent, 1978

Parameter Aldcroft Chevallier Esch Johson

Produksi

-Surface area produk (CTAB)

401 m²/g 250 m²/g 45 m²/g 149 m²/g

Bahan Baku +NaCl - - -

Suhu Operasi 100^oC 90^oC 85^oC 89^oC

Safety Peralatan + + - +

PERBEDAAN MASING-MASING

PROSES

• Proses yang terpilih adalah Proses Aldcroft

• Produk yang dihasilkan dari proses Aldcroft lebih baik daripada yang lain (surface area produk lebih besar). Energi yang dibutuhkan dalam proses ini juga tidak terlalu besar dan safety peralatan cukup terjamin, sementara penambahan NaCl tidak akan terlalu berpengaruh pada biaya produksi karena harganya cukup ekonomis.

PROSES TERPILIH

SPESIFIKASI BAHAN BAKU UTAMA DAN BAHAN BAKU PENDUKUNG

ABU SEKAM PADI (BAHAN BAKU UTAMA)

Kadar Silika 93,4%.

Tidak mudah larut dalam air

Berbentuk padatan halus

NaOH (BAHAN BAKU PENDUKUNG)

Larut dalam air

Density: 2,126 gr/cm3 (25^oC)

Kelarutan: 347 g/100 ml H₂O (100^oC) H₂SO₄ (BAHAN BAKU PENDUKUNG)

Korosif

Spesifikasi Gravity : 1,839 (14,5^oC)

Kemurnian: 98%

FLOW DIAGRAM

NERACA MASSA

NAMA ALAT MASUK (kg/ hari) KELUAR (kg/ hari)

Tangki pelarutan NaOH ^{91324,77 91324,77}

Tangki pencampuran abu sekam padi dan NaOH

139.105,89 139.105,89

Leaching Tank ^{139.105,89 139.105,89}

Tangki pelarutan NaCl 25 757,58 25 757,58

Tangki pengenceran natrium silikat 292.729,845 292.729,845

Tangki pengenceran H2SO4 ^{11.722,47 11.722,47}

Reaktor ^{337.378,79 337.378,79}

Tangki penampung slurry ^{337.378,79 337.378,79}

Rotary Drum Vacum Filter ^{861.912,69 861.912,69}

Heater dry air 19 865,87 19 865,87

Spray Dryer ^{247.294,98 247.294,98}

Ball Mill ^{45.906,70 45.906,70}

Screen ^{45.906,704 45.906,704}

NERACA PANAS

NAMA ALAT MASUK (Kcal/harri) KELUAR (Kcal/hari)

Heater leaching 9.607.105,053 9.607.105,053

Leaching tank 12.050.100,67 12.050.100,67

Cooler 6.887.481,46 6.887.481,46

Tangki pengenceran natrium silikat 1.100.334,87 1.100.334,87

Heater natrium silikat 5.665.761,19 5.665.761,19

Tangki pelarutan NaCl 83 148 83 148

Heater NaCl 1 308,486 1 308,486

Tangki Pelarutan Asam Sulfat 39.667,639 39.667,639

Heater Asam Sulfat 311.747,38 311.747,38

Reaktor 33.819.865,03 33.819.865,03

Tangki Penampung Slurry 17.662.376,13 17.662.376,13

Rotary Drum Vacum Filter 8.234.747,92 8.234.747,92

Heater dry air 2.539.063,348 2.539.063,348

Spray Dryer 1 851 765,49 1 851 765,49

Ball Mill 217.869,82 217.869,82

Screen 206.976,33 206.976,33

Spesifikasi Reaktor

Jumlah = 3 unit

Bentuk = silinder vertical dengan tutup dan dasar “Flanged &

Dished Head” Volume tangki = 11.690,507 ft³ Volume liquid = 9.352,406 ft³ Diameter Tangki = 21,492 ft Tinggi Tangki = 32,238 ft Tinggi Liquid = 25,793 ft Shell :

ID = 257,125 in

Tebal = 0,389 in

OD = 258,708 in

Bahan =carbon steel SA-212 grade A

Welded =doubled welded butt joint

ts

Hs

Ds hd

th pb

Da

d1

hd th

d2

Keterangan :

Ds : Diameter shell Hs : Tinggi shell hd : Tinggi dish th : Tebal dish

d1 : Diameter inlet air d2 : Diameter outlet Da : Diameter impeler pb : panjang blade lb : lebar blade lb

Flanged and dished head :

• ID : 257,125 in

• Tebal : 0,791 in

• OD : 258,708 in

• Bahan : carbon steel SA-212 grade A

• Welded : double welded butt joint

• Icr : 13 ¾ in

• r : 180 in

• a : 128,563 in

• AB : 114,813 in

• BC : 166,25 in

• AC : 120,238 in

• b : 59,762 in

• OA : 61,652 in

Spesifikasi pengaduk :

• Tipe : propeller dengan 4 buah baffel

• Jumlah : 1

• Diameter : 2,185m

• Putaran : 30 rpm

• Power motor : 3Hp Spesifikasi Jaket :

• Tebal Jacket = 0,38 in

No Air yang digunakan Kebutuhan air ( m

³

/hari) 1.

2.

3.

4.

5.

Air sanitasi Air pendingin Air umpan boiler Air proses

Make Up water

41,25 286,15 90,4 317 23,34

Total 758,14

UTILITAS

Kebutuhan Air di Pabrik Silika :

Flowsheet Utilitas

Area Unit Penanganan

Pengolahan Awal Tangki H₂SO₄

• Dipasang rambu peringatan daerah berbahaya

• Dilakukan pengecekan berkala

• pemasangan tangga dan pegangan

• pemasangan level gauge

Proses Utama Reaktor

• Dipasang rambu tanda bahaya

• pemasangan tangga dan pegangan

• Setiap pembersihan reaktor harus ditest tekanan dan teperatur untuk mencegah over stressing.

• dipasang temperature control

Tahap akhir Ball Mill • Pemasangan tangga dan pegangannya

• Dipasang rambu peringatan berbahaya

KESEHATAN DAN KESELAMATAN

KERJA

INSTRUMENTASI dan PENGENDALIAN PROSES

Area Unit IPP

Pengolahan Awal

Leaching (D-110) • Level Indikator

• Temperatur controller

Proses Utama Reaktor (R-210) •Temperatur Controller

Tahap akhir Sray Dryer (B-310 • Temperatur Controller

• Limbah Padat

Limbah padat berupa abu sekam padi yang berasal dari proses Leaching yang mengandung Al₂O₃, K₂O, Na₂O, MgO, CaO, ZnO, Mn, PbO.• Limbah Cair

Limbah cair ini berupa filtrat yang berasal dari proses RVF. filtrat ini terdiri dari karbon, asam sulfat, garam, dan natrium sulfat. Untuk limbah cair yang berupa asam sulfat, garam, dan natrium sulfat, dapat diolah dengan reaksi berikut :

NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄+ HCl NaHSO₄ + NaCl → Na₂-SO₄+ HCl

Dari reaksi tersebut dihasilkan natrium sulfat yang dapat dimanfaatkan oleh industri lainnya.

• Limbah Cair

Karena limbah gas hanya berupa gas N₂, O-₂, H-_2-O (g) excess yang jumlahnya sangat kecil maka limbah tersebut dapat langsung dibuang ke lingkungan tanpa ada pengolahan secara khusus.

PENGOLAHAN LIMBAH

INDUSTRI KIMIA

SILIKA

• Bentuk : powder

• Warna : putih

• Rumus Molekul : SiO

₂

• Kadar SiO

₂

: 98 %

• Kadar Fe

₂

O

₃

: 0,02%

• Kadar H

₂

O : 0,002%

• Solubility in water : 0,012 g/100ml

• density : 2,634 g/cm

³

• Surface area : 5-100 m

²

/g

• Ukuran : 200 mesh

SPESIFIKASI PRODUK UTAMA

KESIMPULAN

Kapasitas pabrik Silika sebesar = 45.906,7 kg/hari, dengan bahan baku :

Abu Sekam Padi = 47.781,12 kg/hari

Total kebutuhan air pabrik Silika= 758,14 m

³

/hari Macam limbah yang dihasilkan :

• Limbah cair berupa filtrat dari proses RVF

• Limbah gas flue gas reaksi dari tangki spray dryer yang dibuang ke udara karena jumlahnya yang sangat kecil.

• Limbah padat berupa abu sekam padi yang berasal dari

proses Leaching yang mengandung Al

₂

O

₃

, K

₂

O, Na

₂

O, MgO,

CaO, ZnO, Mn, PbO.